Geschichte der frühen Besiedlung und des Überlebens im andinen Hochland, die durch alte Genome offenbart wurde.

Eine multizentrische Studie über die genetischen Überreste von Menschen, die sich vor Tausenden von Jahren in den Anden von Südamerika niederließen, zeigt ein komplexes Bild der menschlichen Anpassung von der frühen Besiedlung über eine Spaltung vor etwa 9.000 Jahren zwischen Hoch- und Tieflandbevölkerung bis hin zur verheerenden Exposition gegenüber europäischen Krankheiten im 16.

Unter der Leitung von Anna Di Rienzo, Ph.D., und John Lindo, Ph.D., JD, von der University of Chicago; Mark Aldenderfer, Ph.D., von der University of California, Merced; und Ricardo Verdugo von der University of Chile, verwendeten die Forscher neu verfügbare DNA-Proben aus sieben ganzen Genomen, um zu untersuchen, wie alte Andenvölker – einschließlich Gruppen, die sich am Titicacasee in Peru und Bolivien ansiedelten, im Laufe der Jahrhunderte an ihre Umgebung angepasst wurden.

In der Zeitschrift Science Advances verglichen sie ihre sieben historischen Genome mit 64 modernen Genomen aus einer aktuellen Hochland-Andenpopulation, der agropastoralen Aymara von Bolivien und dem Tieflandsjäger und Sammler Huilliche-Pehuenche in Chile.

Die Ziele waren (1) die anfängliche Migration in das Andenhochland, (2) die Identifizierung der genetischen Anpassungen an die hochgelegene Umgebung, die diese Siedlung ermöglichte, (3) die Abschätzung der Auswirkungen des europäischen Kontakts ab den 1530er Jahren, der die nahezu Vernichtung vieler Flachlandgemeinden Südamerikas verursachte.

„Wir haben sehr alte Proben aus den hohen Anden“, sagte Di Rienzo. „Diese frühen Siedler haben die größte Affinität zu den Menschen, die heute in diesem Gebiet leben. Dies ist eine raue, kalte, ressourcenarme Umgebung mit niedrigem Sauerstoffgehalt, aber die Menschen dort haben sich an diesen Lebensraum und den agrarischen Lebensstil angepasst.“

Die Studie „The Genetic prehistory of the Andean highlands 7,000 years BP through European contact“ enthüllte mehrere unerwartete Merkmale.

Die Forscher fanden heraus, dass die Hochland-Anden einen viel geringeren Bevölkerungsrückgang erlebten als erwartet, nachdem sie mit europäischen Entdeckern in Kontakt gekommen waren, die erstmals in den 1530er Jahren nach Südamerika kamen. Im Flachland deuten demographische Modellierung und historische Aufzeichnungen darauf hin, dass bis zu 90 Prozent der Einwohner nach der Ankunft der Europäer ausgelöscht worden sein könnten. Aber die Menschen in den oberen Anden hatten nur einen Bevölkerungsrückgang von 27 Prozent.

Obwohl die Hochländer in Höhen über 8.000 Fuß lebten, was reduzierten Sauerstoff, häufige kalte Temperaturen und intensive ultraviolette Strahlung bedeutete, entwickelten sie nicht die Reaktionen auf Hypoxie, die man bei Einheimischen anderer Hochgebirgsregionen wie Tibet sah.

Die Anden könnten sich an die Hypoxie in großer Höhe „auf eine andere Weise, durch kardiovaskuläre Modifikationen“, so die Forscher, angepasst haben. Sie fanden Hinweise auf Veränderungen in einem Gen namens DST, das mit der Bildung von Herzmuskel verbunden ist. Andenhochländer neigen dazu, die rechten Ventrikel zu vergrößern. Dies kann die Sauerstoffaufnahme verbessert und die Durchblutung der Lunge verbessert haben.

Aber das stärkste Anpassungssignal, das die Forscher fanden, war in einem Gen namens MGAM (Maltase-Glucoamylase), einem Darmenzym. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Verdauung von stärkehaltigen Lebensmitteln wie Kartoffeln – einem in den Anden heimischen Lebensmittel. Eine aktuelle Studie deutet darauf hin, dass die Kartoffel vor mindestens 5.000 Jahren in der Region domestiziert worden sein könnte. Die positive Selektion auf das MGAM-Gen, so die Autoren, „kann eine adaptive Reaktion auf eine stärkere Abhängigkeit von stärkehaltigen Domestizierungen darstellen“.

Das frühe Vorhandensein dieser Variante in den Andenvölkern deutet auf „eine signifikante Ernährungsumstellung von einer, die wahrscheinlich mehr Fleisch auf der Grundlage von Fleisch enthielt, zu einer weiteren, pflanzlichen Variante“, sagte UC Merced’s Aldenderfer, ein Anthropologe. „Der Zeitpunkt des Erscheinens der Variante stimmt mit dem überein, was wir über die paläoethnisch-ethno-botanische Aufzeichnung im Hochland wissen.“

Obwohl die andinen Siedler, nachdem sie mit der Landwirtschaft begonnen hatten, eine stärkeintensive Ernährung einnahmen, entwickelten ihre Genome keine zusätzlichen Kopien des stärkeintensiven Amylasegens, wie es in der europäischen Landwirtschaft üblich ist.

Ein Vergleich der alten Genome mit ihren lebenden Nachkommen ergab auch die Auswahl immunbezogener Gene kurz nach der Ankunft der Europäer, was darauf hindeutet, dass überlebende Andenbewohner möglicherweise einen Vorteil gegenüber den neu eingeführten europäischen Krankheitserregern hatten.

„Der Kontakt mit den Europäern hatte verheerende Auswirkungen auf die südamerikanische Bevölkerung, wie z.B. die Einschleppung von Krankheiten, Krieg und sozialen Störungen“, erklärte Lindo. „Indem wir uns auf die Zeit davor konzentrierten, konnten wir Umweltanpassungen von Anpassungen unterscheiden, die auf historische Ereignisse zurückzuführen sind.“

„In unserem Papier“, sagte Aldenderfer, „gab es keine dieser Priorisierungen von Genen auf Kosten archäologischer Daten. Wir arbeiteten hin und her, Genetik und Archäologie, um eine Geschichte zu schaffen, die mit allen verfügbaren Daten übereinstimmt.“

Mehr Informationen:
J. Lindo el al., „Die genetische Vorgeschichte des Andenhochlands 7000 Jahre BP durch europäischen Kontakt“, Science Advances (2018). DOI: 10.1126/sciadv.aau4921, http://advances.sciencemag.org/content/4/11/eaau4921

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